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Angew. Chem.:基于高價碘鹽的石墨烯激光驅動精準化學改性2025-02-02
通過在石墨烯定義的二維晶格區域內可控地共價鍵合不同官能團,實現石墨烯的精準化學改性,可以定制其表面特性,推動其在納米電子設備、能量存儲和傳感器等領域的廣泛應用。然而,石墨烯的精準化學改性仍面臨官能團種類有限和制備方法不足等挑戰。

近日,埃爾朗根-紐倫堡大學的衛濤課題組,在前期石墨烯可控化學修飾的研究基礎上,開發了一種簡易的基于高價碘鹽的激光書寫法,有效實現了將不同類型官能團精準修飾到石墨烯特定晶格區域,并完成對其電子性質的精細調控。

 

 

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該制備過程首先通過旋涂高價碘鹽化合物于石墨烯表面,形成均勻分布的二維薄膜。隨后,使用波長為532 nm的激光對其進行輻照,導致化合物分解并原為生成高活性自由基,包括烷基,苯基和氟代烷基等,用于石墨烯反應。進一步地,通過調控激光輻照量能和路徑,可以在亞微米尺度上實現對功能化程度和反應位點的精準調控。同時,DFT理論模擬計算表明,在石墨烯激光書寫過程中,富含π電子的碳晶格充當光介質,將激發電子注入到吸附的高價碘鹽中。這些試劑中的三價碘中心鍵相對較弱,因此在激光激發引發的還原反應中發生斷裂,從而形成高活性的自由基。這些生成的自由基中間體隨后跟位于下方的石墨烯反應。

基于一系列的光譜學和形態學表征,作者清楚地揭示了不同官能團在石墨烯表面的可控鍵合以及特定石墨烯晶格區域電子特性的調控。該新穎的激光書寫策略極大地緩解了可用于石墨烯精準化學修飾的官能團范圍的限制,為具有二維定制結構石墨烯的實際應用奠定了基礎。

文信息

Laser-Driven Modular Precision Chemistry of Graphene Using λ3-Iodanes

Kevin Gerein,?Diyan Unmu Dzujah,?Dr. Hongde Yu,?Dr. Frank Hauke,?Prof.?Dr. Thomas Heine,?Prof.?Dr. Andreas Hirsch,?Dr. Tao Wei

Angewandte Chemie International Edition

DOI:?10.1002/anie.202414090

 

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